DE1160012B - Transistor amplifier with low output resistance - Google Patents

Transistor amplifier with low output resistance

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DE1160012B DEF36780A DEF0036780A DE1160012B DE 1160012 B DE1160012 B DE 1160012B DE F36780 A DEF36780 A DE F36780A DE F0036780 A DEF0036780 A DE F0036780A DE 1160012 B DE1160012 B DE 1160012B
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Description

Transistorverstärker mit kleinem Ausgangswiderstand Die Erfindung bezieht sich auf Verstärkerstufen mit sehr kleinem Ausgangswiderstand, wie sie als Ausgangs- oder Trennstufen z. B. in Leitungsverstärkern, Fernsehverstärkern, Niederfrequenzverstärkern u. dgl. angewendet werden.Transistor amplifier with small output resistance The invention refers to amplifier stages with a very small output resistance, such as Output or separation stages z. B. in line amplifiers, television amplifiers, low frequency amplifiers and the like can be applied.

Bei der Verstärkung bzw. übertragung von Wechselspannungen sehr niedriger Frequenz oder Signalgemischen mit niedrigen Frequenzanteilen, wie sie z. B. in der Fernsehtechnik vorkommen, erscheint das Signal am Verbraucherwiderstand mit einem Zeitkonstantenfehler behaftet, wenn der Lastwiderstand mit dem Ausgang der Endstufe des Verstärkers über einen Kondensator verbunden ist. Der Fehler ist um so kleiner, je größer die Zeitkonstante, bestehend aus Kopplungskondensator und Verbraucherimpedanz, gewählt wird. Diese Zeitkonstante läßt sich aber oftmals nicht so groß machen, daß die niedrigen Frequenzanteile noch mit der zulässigen Amplitudentoleranz übertragen werden, vor allem dann nicht, wenn der Lastwiderstand nur wenige Ohm beträgt. Um den Fehler trotzdem klein zu halten, hat man in bekannten Verstärkerschaltungen in einer oder mehreren Stufen Zeitkonstantenglieder eingeschaltet, durch die das Steuersignal der Endstufe derart verzerrt wird, daß der beschriebene Fehler vermindert bzw. kompensiert wird. Zum Beispiel wird im Anodenkreis der Vorstufe ein Integrationsglied angebracht, dessen Zeitkonstante gleich der der Lastimpedanz ist. Es ist auch bekannt, einen Widerstand in Reihe mit dem Lastwiderstand zu schalten und die daran abfallende Spannung als Gegenkopplungsspannung einer der Endstufe vorgeschalteten Vorverstärkerstufe zuzuführen.Very lower when amplifying or transmitting alternating voltages Frequency or mixed signals with low frequency components, such as those used in e.g. B. in the Television technology, the signal appears at the consumer resistor with a Time constant error afflicted when the load resistance with the output of the output stage of the amplifier is connected via a capacitor. The mistake is all the smaller the greater the time constant, consisting of coupling capacitor and consumer impedance, is chosen. However, this time constant can often not be made so large that the low frequency components are still transmitted with the permissible amplitude tolerance especially not if the load resistance is only a few ohms. Around In known amplifier circuits, one has to keep the error small anyway Time constant elements are switched on in one or more stages, through which the Control signal of the output stage is distorted in such a way that the error described is reduced or is compensated. For example, there is an integration link in the anode circuit of the preliminary stage attached whose time constant is equal to that of the load impedance. It is also known to connect a resistor in series with the load resistor and the one falling across it Voltage as negative feedback voltage of a pre-amplifier stage connected upstream of the output stage to feed.

Diese Verfahren lassen sich aber nicht in allen Fällen anwenden bzw. weisen Nachteile auf. Eine Kompensation mit Hilfe eines Integrationsgliedes hat den Nachteil, daß der Kompensationskondensator und der Kopplungskondensator selbst Toleranzen aufweisen, besonders bei Verwendung von Elektrolytkondensatoren als Kapazitäten, die zur Erzielung großer Zeitkonstanten unumgänglich sind. Die großen Fertigungsstreuungen der Kapazitätswerte dieser Kondensatoren und ihre großen Temperaturkoeffizienten lassen eine Anwendung dieses Verfahrens nicht zu, wenn eine hohe Konstanz und geringe Toleranzen der Verstärker über längere Zeiträume gefordert werden.However, these procedures cannot be applied or used in all cases. have disadvantages. Has a compensation with the help of an integration link the disadvantage that the compensation capacitor and the coupling capacitor itself Have tolerances, especially when using electrolytic capacitors as capacitors, which are essential to achieve large time constants. The large manufacturing variations the capacitance values of these capacitors and their large temperature coefficients do not allow this method to be used if the constancy is high and low Amplifier tolerances are required over longer periods of time.

Die Möglichkeit, ein Gegenkopplungssignal von einem in Reihe mit dem Lastwiderstand geschalteten Hilfswiderstand zu gewinnen, ist in solchen Fällen nicht vorhanden, in denen der Lastwiderstand durch den ohmschen Abschlußwiderstand einer Leitung gebildet wird. Wenn es sich um einen einstufigen Verstärker handelt, so erfordert eine Einspeisung einer Gegenkopplungsspannung, gewonnen an einem mit der Last in Serie liegenden Widerstand, zusätzliche größere Hilfsmittel. Zum anderen bedeutet ein Serienwiderstand in Reihe mit einem kleinen Lastwiderstand ein erheblicher Verlust an Ausgangsleistung, wenn eine nennenswerte Gegenkopplungsspannung erzeugt werden soll.The possibility of a negative feedback signal from one in series with the To gain load resistance switched auxiliary resistance is not in such cases present, in which the load resistance by the ohmic terminating resistor of a Line is formed. If it is a single stage amplifier, so requires a negative feedback voltage to be fed in, obtained at one with the Load resistor in series, additional larger aids. On the other hand a series resistance in series with a small load resistance means a significant one Loss of output power when a significant negative feedback voltage is generated shall be.

Die Erfindung macht es sich zur Aufgabe, eine Schaltung anzugeben, bei der die geschilderten Nachteile nicht vorhanden sind und die mit geringstem Aufwand den beschriebenen Anforderungen genügt.The invention has the task of specifying a circuit, in which the disadvantages described do not exist and those with the least Effort is sufficient for the requirements described.

Zu diesem Zweck wird erfindungsgemäß in die Kollektorleitung eines in Kollektorschaltung arbeitenden Transistors, in dessen Emitterkreis die Last liegt, ein zur Erzeugung der Gegenkopplungsspannung dienender Hilfswiderstand geschaltet und die daran abfallende Gegenkopplungswechselspannung, welche abhängig von dem die Verstärkung dieses Transistors bestimmenden Scheinwiderstand der Last ist, derart in den Verstärker zurückgekoppelt, daß der Arbeitswiderstand der im wesentlichen spannungsverstärkenden Vorstufe mit seinem einen Ende an der Ausgangselektrode des Transistors der Vorstufe und mit seinem anderen Ende am Kollektor des Endstufentransistors liegt.For this purpose, according to the invention, one is in the collector line transistor working in collector circuit, in whose emitter circuit the load is located, an auxiliary resistor serving to generate the negative feedback voltage is connected and the negative feedback alternating voltage falling thereon, which depends on the the gain of this transistor-determining impedance of the load is such fed back into the amplifier that the working resistance of the essentially voltage-amplifying pre-stage with one end connected to the output electrode of the Transistor of the pre-stage and with its other end at the collector of the output stage transistor lies.

Die Erfindung wird nun an Hand der Fig. 1 und 2 näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 eine erfindungsgemäße Verstärkerschaltung, Fig. 2 eine verbesserte Schaltung mit verringerter Gleichstromkomponente des Ausgangssignals.The invention will now be explained in more detail with reference to FIGS. It Fig. 1 shows an amplifier circuit according to the invention, Fig. 2 an improved one Circuit with reduced DC component of the output signal.

Fig. 1 zeigt eine einfache Verstärkerschaltung für niederohmige Ausgangswiderstände. Hierin ist T1 der Endstufentransistor in Kollektorschaltung. Der Lastwiderstand RL der Endstufe liegt über dem Kopplungskondensator C an der Ausgangselektrode von T1. Zur Einstellung des Arbeitspunktes von T, dient der Widerstand R2, welcher groß gegen RL ist. Die Widerstände R4 und R5 dienen zur Erzeugung der Basisvorspannung und der Kondensator Cl zum Ankoppeln des Transistors T,. Im Kollektorkreis liegt der Hilfswiderstand R3, an dem die Gegenkopplungsspannung abfällt. R, ist der Arbeitswiderstand des Vorstufentransistors T,, der in Emitterschaltung arbeitet.Fig. 1 shows a simple amplifier circuit for low output resistances. Here T1 is the output stage transistor in the collector circuit. The load resistance RL of the output stage is across the coupling capacitor C at the output electrode of T1. The resistor is used to set the working point of T R2, which is big against RL. The resistors R4 and R5 are used to generate the Base bias and the capacitor Cl for coupling the transistor T ,. In the collector circuit is the auxiliary resistor R3, at which the negative feedback voltage drops. R, is the working resistance of the pre-stage transistor T ,, which works in the emitter circuit.

Ri liegt nach der Erfindung zwischen dem Kollektor des Vorstufentransistors in Emitterschaltung und dem Kollektor des Endstufentransistors in Kollektorschaltung. Wählt man für den Gegenkopplungsfaktor z. B. das Verhältnis 1 : 10, so wird der Zeitkonstantenfehler im Lastkreis auf ein Zehntel seiner ursprünglichen Wertes herabgesetzt.According to the invention, Ri lies between the collector of the pre-stage transistor in emitter circuit and the collector of the output stage transistor in collector circuit. If one chooses for the negative feedback factor z. B. the ratio 1: 10, then the Time constant error in the load circuit reduced to a tenth of its original value.

Ein weiteres Anwendungsbeispiel zeigt Fig. 2. Die Schaltung stellt einen Ablenkverstärker für die vertikale Ablenkung des Elektronenstrahls von Fernsehröhren dar. In Abwandlung der Schaltung nach Fig. 1 ist der in Fig.1 enthaltene Widerstand R, in Fig. 2 durch einen weiteren Transistor T3 ersetzt. Liegt an der Basis dieses Transistors eine konstante Gleichspannung, so wirkt der Transistor T3 wie eine Siebdrossel und erhöht damit den Wirkungsgrad der Endstufe, da der Wechselstrom praktisch nur über den Lastwiderstand RL fließt. Wird T3, wie in Fig. 2 gezeigt, mitgesteuert, so erhält die Schaltung den Charakter eines komplementärsymmetrischen Verstärkers in A-Betrieb, insbesondere dann, wenn T3 ein Transistor, im Gegensatz zu der Darstellung der Fig. 2, vom n-p-n-leitenden Typ ist. Es ist bekannt, bei einer solchen Schaltung die Treiberstufe so auszubilden, daß die erforderlichen, einander gegenphasigen Steuerspannungen die gleichen Amplituden aufweisen. Dies erreicht man, indem die Arbeitswiderstände der Vorstufe Ri und R4 gleich groß gewählt werden. Nach der Erfindung sollen aber diese Widerstände ungleich groß gewählt werden, und zwar soll R, größer sein als R4, derart, daß bei geöffnetem Gegenkopplungsweg gilt: hei , bedeutet Kurzschlußstromverstärkung in Kollektorschaltung, hi, Leerlaufspannungsrückwirkung in Kollektorschaltung, hii C Kurzschlußeingangswiderstand in Kollektorschaltung.A further example of application is shown in FIG. 2. The circuit represents a deflection amplifier for the vertical deflection of the electron beam from television tubes. In a modification of the circuit according to FIG. 1, the resistor R contained in FIG. 1 is a further transistor T3 in FIG replaced. If there is a constant DC voltage at the base of this transistor, the transistor T3 acts like a filter throttle and thus increases the efficiency of the output stage, since the alternating current flows practically only through the load resistor RL. If T3 is also controlled, as shown in FIG. 2, the circuit has the character of a complementary symmetrical amplifier in A operation, in particular when T3 is a transistor, in contrast to the illustration in FIG. 2, of the npn-conductive type . It is known to design the driver stage in such a circuit so that the required control voltages in antiphase have the same amplitudes. This is achieved by choosing the same load resistance of the preliminary stage Ri and R4. According to the invention, however, these resistances should be selected to be unequal, namely, R, should be greater than R4, such that when the negative feedback path is open, the following applies: hei , means short-circuit current gain in collector circuit, hi, no-load voltage feedback in collector circuit, hii C short-circuit input resistance in collector circuit.

Hierin ist: 7 der Verstärkungsfaktor für das Eingangssignal an der Basis von T,, wobei der Kollektor von T, als Ausgangselektrode dient, ö der Verstärkungsfaktor des Transistors T, in Emitterschaltung, d. h. mit dem Kollektor als Ausgangselektrode und R3 als Arbeitswiderstand.Where: 7 is the gain for the input signal at the Base of T ,, where the collector of T, serves as the output electrode, ö the amplification factor of the transistor T, in the emitter circuit, d. H. with the collector as the output electrode and R3 as work resistance.

Wird R4 gleich oder größer als 500 Ohm gewählt, so kann bei Verwendung üblicher Transistoren vereinfacht geschrieben werden: In dem Falle, daß T3 ein Transistor vom p-n-pleitenden Typ ist, wie er in Fig.2 gezeigt ist, übt dieser im wesentlichen die Funktion des Widerstandes R.., in Fig. 1 aus. Eine Steuerung von T3 bewirkt dann auch bei symmetrischer Ansteuerung von Ti und T3 nur eine geringere Vergrößerung der Verstärkung, da als Arbeitswiderstand von T3 im wesentlichen der Ausgangswiderstand von T, wirksam ist und dieser wiederum klein gegen RL ist. Die Ausgangsspannung am Punkt A der Schaltung wird also im wesentlichen durch die Steuerspannung an der Basis von T, bestimmt. Es ist daher in diesem Falle nicht erforderlich, daß T3 die gleiche Steuerspannung erhält wie T,. Der Widerstand R4 kann somit im Hinblick darauf dimensioniert werden, daß der Spannungsabfall an R4 zur Einstellung des Arbeitspunktes von T3 und T, dient, was durch galvanische Kopplung von Emitter T., mit Basis T3 erreicht wird. Die Vorspannung der Basis von T, läßt sich auf einfache Weise erzeugen, indem die Basis von T, galvanisch mit dem Kollektor von T, verbunden wird. Die Verstärkung V' der Schaltung wird dann mit ausreichender Genauigkeit beschrieben durch die Gleichung Durch diese Schaltung kann der Wirkungsgrad der Endstufe erheblich verbessert werden, obwohl keine - nur mit einem komplementären Transistor verwirklichbare - Gegentaktschaltung verwendet wird; damit läßt sich auch der eventuelle Nachteil eines erhöhten Spannungsbedarfs durch den Widerstand R3 in der Kollektorleitung der Endstufe ausgleichen.If R4 is chosen to be equal to or greater than 500 ohms, the following can be written in a simplified manner when using common transistors: In the event that T3 is a transistor of the pn-p conducting type, as shown in FIG. 2, this essentially performs the function of the resistor R .. in FIG. A control of T3 then causes only a smaller increase in the gain, even with symmetrical control of Ti and T3, since the output resistance of T3 is essentially the output resistance of T i and this in turn is small compared to RL. The output voltage at point A of the circuit is therefore essentially determined by the control voltage at the base of T. It is therefore not necessary in this case that T3 receives the same control voltage as T i. The resistor R4 can thus be dimensioned with a view to the fact that the voltage drop across R4 is used to set the operating point of T3 and T, which is achieved by galvanic coupling of emitter T. to base T3. The bias of the base of T can be generated in a simple manner by galvanically connecting the base of T to the collector of T. The gain V 'of the circuit is then described with sufficient accuracy by the equation This circuit can significantly improve the efficiency of the output stage, although no push-pull circuit - which can only be realized with a complementary transistor - is used; this also compensates for the possible disadvantage of an increased voltage requirement through resistor R3 in the collector line of the output stage.

Claims (5)

PATENTANSPRÜCHE: 1. Transistorverstärker mit einer Kollektorstufe und vorgeschalteter spannungsverstärkender Treiberstufe, bei dem die Kollektorstufe über eine kapazitive Kopplung mit einem Lastkreis verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Kollektor des Endstufentransistors (T) und dem Kollektor des Vorstufentransistors (T,) ein Widerstand (R) geschaltet ist, über den die am Kollektorwiderstand (R3) des Endstufentransistors abfallende Gegenkopplungsspannung zurückgekoppelt wird. PATENT CLAIMS: 1. Transistor amplifier with one collector stage and upstream voltage-amplifying driver stage in which the collector stage is connected to a load circuit via a capacitive coupling, characterized in that that between the collector of the output stage transistor (T) and the collector of the pre-stage transistor (T,) a resistor (R) is connected through which the collector resistor (R3) of the output stage transistor falling negative feedback voltage is fed back. 2. Transistorverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor des Vorstufentransistors (T,) mit der Basis der Kollektorstufe (T) galvanisch verbunden ist. 2. Transistor amplifier according to claim 1, characterized in that the collector of the pre-stage transistor (T,) galvanically connected to the base of the collector stage (T) is. 3. Transistorverstärker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die Emitterleitung der Kollektorstufe (T,) ein weiterer Transistor (T3) von gleichem Leitfähigkeitstyp in Emitterschaltung gelegt ist. 3. Transistor amplifier according to claim 1 or 2, characterized in that in the emitter line of the collector stage (T,) another transistor (T3) of the same Conductivity type is placed in the emitter circuit. 4. Transistorverstärker nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis des Hilfstransistors (T3) galvanisch mit dem Emitterwiderstand (R4) des Vorstufentransistors (T,) verbunden ist. 4. transistor amplifier according to claim 3, characterized in that the base of the auxiliary transistor (T3) galvanically with the emitter resistor (R4) of the pre-stage transistor (T,) is connected. 5. Transistorverstärker nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen dem Kollektor des Vorstufentransistors (T,) und dem Kollektor der Kollektorstufe (T1) liegende Widerstand (R1) größer als der Emitterstand (R4) des Vorstufentransistors ist.5. Transistor amplifier according to claim 4, characterized in that the between the collector of the pre-stage transistor (T,) and the collector of the collector stage (T1) lying resistor (R1) greater than is the emitter stand (R4) of the pre-stage transistor.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3840854A1 (en) * 1988-12-03 1990-06-07 Licentia Gmbh Wide-band amplifier

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE3840854A1 (en) * 1988-12-03 1990-06-07 Licentia Gmbh Wide-band amplifier

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